Author Archives: nicedim

Уравнения возбуждения нерегулярных волноводов с учетом конечной проводимости стенок и их приложение в задачах электроники СВЧ сверхбольших мощностей. Часть 2. Релятивистский клинотрон / Excitation Equations for Irregular Waveguides Taking Into Account the Finite Wall Conductivity and Their Application for Ultrahigh-Power Microwave Problems. Part 2. Relativistic Klynotron

Кравченко В.Ф. / Kravchenko, V.F.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН; Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана / Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS; Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation RAS; Bauman Moscow State Technical University
Кураев А.А. / Kurayev, A.A.
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники / Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics
Матвеенко В.В. / Matveyenka, V.V.
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники / Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics
Рак А.О. / Rak, A.O.
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники / Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics
Выпуск в базе РИНЦ
Кравченко В.Ф., Кураев А.А., Матвеенко В.В., Рак А.О. Уравнения возбуждения нерегулярных волноводов с учетом конечной проводимости стенок и их приложение в задачах электроники СВЧ сверхбольших мощностей. Часть 2. Релятивистский клинотрон // Физические основы приборостроения. 2022. Т. 11. № 3(45). С. 22–27. DOI: 10.25210/jfop-2203-022027

Kravchenko, V.F., Kurayev, A.A., Matveyenka, V.V., Rak, A.O. Excitation Equations for Irregular Waveguides Taking Into Account the Finite Wall Conductivity and Their Application for Ultrahigh-Power Microwave Problems. Part 2. Relativistic Klynotron // Physical Bases of Instrumentation. 2022. Vol. 11. No. 3(45). P. 22–27. DOI: 10.25210/jfop-2203-022027

Аннотация: На основе строгой нелинейной теории релятивистских ЛБВ и ЛОВ на нерегулярных полых волноводах с катодными фильтрами-модуляторами с учетом как распространяющихся, так и закритических волн, c учетом потерь в стенках волновода и неоднородности направляющего электронный поток магнитостатического поля выяснено влияние динамического расслоения электронного потока на эффективность генератора. Показана возможность почти полной компенсации влияния динамического расслоения на КПД за счет оптимизации расположения электронного потока в неоднородных ВЧ и магнитном полях и параметров нерегулярного гофрированного волновода при последовательном осаждении на него слоев электронного потока.

Abstract: Using the strict nonlinear theory relativistic TWT and BWO for irregular hollow waveguides with cathode filters-modulators taking account as propagating so and beyond cut-off waves with losses in waveguide walls and inhomogeneity magnetostatics field controlling an electronic beam is found out the influence of dynamic layering in electronic beam on generator efficiency. The article shows a full compensation possibility on the influence of dynamic layering on efficiency by optimizing an electronic beam in inhomogeneous high frequency and magnetic fields and the corrugated irregular waveguide characteristics when electron beam layers depositing on it.

Ключевые слова: динамическое расслоение, неоднородное магнитное поле, оптимизация по КПД, relativistic klynotron, dynamical separation, inhomogeneous field, динамическое расслоение

Литература / References
  1. Братман В. Л., Денисов Г. Г., Коровин С. Д., Офицеров М. М., Полевин С. Д., Ростов В. В. Релятивистские генераторы диапазона миллиметровых волн // В кн.: Релятивистская высокочастотная электроника. Горький: ИПФ АН ССР. 1984. Т. 4. С. 119.
  2. Иванов В. С., Ковалев Н. Ф., Кремнецов С. И., Райзер М. Д. Релятивистский карсинотрон миллиметрового диапазона // Письма в ЖТФ. 1978. Т. 4. № 14. С. 817-820.
  3. Климов А. И., Коровин С. Д., Ростов В. В., Тотьменинов Е. М. Релятивистский черенковский СВЧ-генератор без внешнего магнитного поля // Письма в ЖТФ. 2006. Т. 32. № 3. С. 55-61.
  4. Коровин С. Д., Куркан И. К., Ростов В. В., Тотьменинов Е. М. Релятивистская ЛОВ с сосредоточенным резонансным рефлектором // Изв. ВУЗов. РАДИОФИЗИКА. 1999. Т. 42. № 12. С. 1189.
  5. Бугаев С. П., Канавец В. И., Климов А. И., Кошелев В. И., Черепенин В. А. Релятивистский многоволновой черенковский генератор // Письма в ЖТФ. 1983. Т. 9. № 22. С. 1385.
  6. Бугаев С. П., Канавец В. И., Климов А. И., Кошелев В. И., Черепенин В. А. В кн.: Релятивистская высокочастотная электроника. Горький: ИПФ АН ССР. 1984. Т. 4. С. 79.
  7. Кураев, А. А. Влияние конечной проводимости металлических стенок на характеристики мощных релятивистских приборов СВЧ с нерегулярными электродинамическими системами // Доклады БГУИР. 2006. Т. 15. № 3. С. 82-92.
  8. Кравченко В. Ф., Кураев А. А., Матвеенко В. В. Уравнения возбуждения нерегулярных волноводов с учетом конечной проводимости стенок и их приложение в задачах электроники СВЧ сверхбольших мощностей. Часть 1 // Физические основы приборостроения. 2022. Т. 11. №2. С. 91-99. DOI: 10.25210/jfop-2202-091099. EDN: DZSVDT

Ионизатор горячих газовых потоков высокой плотности рентгеновским, характеристическим излучением при фотолюминесценции комбинированного анода трансмиссионного типа / Ionizer of Hot Gas Fluxes of High Density X-Ray, Characteristic Radiation During Photoluminescence of the Combined Anode of the Transmission Type

Воронин С.Т. / Voronin, S.T.
ООО «Аника М» / «Anika M» Ltd.
Выпуск в базе РИНЦ
Воронин С.Т. Ионизатор горячих газовых потоков высокой плотности рентгеновским, характеристическим излучением при фотолюминесценции комбинированного анода трансмиссионного типа // Физические основы приборостроения. 2022. Т. 11. № 3(45). С. 14–21. DOI: 10.25210/jfop-2203-014021

Voronin, S.T. Ionizer of Hot Gas Fluxes of High Density X-Ray, Characteristic Radiation During Photoluminescence of the Combined Anode of the Transmission Type // Physical Bases of Instrumentation. 2022. Vol. 11. No. 3(45). P. 14–21. DOI: 10.25210/jfop-2203-014021

Аннотация: Предложена модель и сделан расчёт импульсного ионизатора плотных газовых потоков, на основе поглощения интенсивного, характеристического, рентгеновского излучения от медного анода трансмиссионного типа, покрытого слоем вольфрама или молибдена. Импульсная мощность ионизатора составляет от 250 до 1000 кВт, что позволяет ионизировать до высокой степени ионизации близкой ~100% плотный газовый поток атомов и молекул в камере сгорания малогабаритного, жидкостного, реактивного двигателя или использовать для иного применения в науке и технике.

Abstract: A model is proposed and a calculation of a pulsed ionizer of dense gas fluxes is made, based on the absorption of intense, characteristic, X-ray radiation from a copper anode of the transmission type, covered with a layer of tungsten or molybdenum. The pulse power of the ionizer is from 250 to 1000 kW, which makes it possible to ionize to a high degree of ionization close to ~100% the dense gas flow of atoms and molecules in the combustion chamber of a small-sized, liquid, jet engine or for other applications in science and technology.

Ключевые слова: флуоресценция первичных рентгеновских лучей, фотолюминесценция вторичных рентгеновских лучей, extrapolated mileage, fluorescence of primary X-rays, флуоресценция первичных рентгеновских лучей

Литература / References
  1. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. Справочник в 10 томах под редакцией академика Глушко В.П. М.: ВИНИТИ АН СССР, 1971-1979.
  2. Степанов Е.М., Дьячков Б.Г. Ионизация в пламени и электрическое поле. М.: Металлургия, 1968. 312 с.
  3. Блохин М.А., Швейцер И.Г. Рентгеноспектральный справочник. М.: Наука, 1982. 376 с.
  4. Storm, E.//j. Appl. Phys. 1972. Vol. 6. Р. 2790-2796.
  5. Feldman, L.C., Mayer, J.W. Fundamentals of Surface and Thin Film Analysis. Elsevier Science Publishing, New York, Amsterdam, London, 1986. 342 р.
  6. Чупрунов Е.В., Фадеев М.А., Алексеев Е.В. Рентгеновские методы исследования твёрдых тел. Н.Новгород: Нижегородский государственный университет, 2007. 194 с.
  7. Evans, R.D. The atomic Nucleus. New York: McGraw-Hill, 1955. 243 р.
  8. Tabata, T., Ito, R.// Nucl.Sci.Engng. 1974. Vol. 53, p. 226-229.
  9. Блохин М.А. Физика рентгеновских лучей. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1957. 518 с.
  10. Маренков О.С., Комяк Н.И. Фотонные коэффициенты взаимодействия в рентгенорадиометрическом анализе. Справочник. Л.: Энергоатомиздат, 1988. 223 с.
  11. Abramovich, G.N. Applied Gas Dynamics. Vol. 1. Moskau. Nauka. 1991. 597 р.

Собственные колебания и добротность сферической тонкой пленки / Natural Oscillations and Q-Factor of Spherical Thin Film

Заргано Г.Ф. / Zargano, G.F.
Южный федеральный университет / South Federal University
Харланов А.В. / Kharlanov, A.V.
Волгоградский государственный технический университет / Volgograd State Technical University
Выпуск в базе РИНЦ
Заргано Г.Ф., Харланов А.В. Собственные колебания и добротность сферической тонкой пленки // Физические основы приборостроения. 2022. Т. 11. № 3(45). С. 4–13. DOI: 10.25210/jfop-2203-004013

Zargano, G.F., Kharlanov, A.V. Natural Oscillations and Q-Factor of Spherical Thin Film // Physical Bases of Instrumentation. 2022. Vol. 11. No. 3(45). P. 4–13. DOI: 10.25210/jfop-2203-004013

Аннотация: Рассмотрена возможность существования электромагнитных и акустических колебаний в системах, ограниченных сферической тонкой пленкой. Рассчитаны частоты колебаний и их добротности в зависимости от параметров среды. Полученные результаты свидетельствуют о возможности существования таких колебаний. Материалы статьи могут быть полезны в радиофизических и биомедицинских исследованиях.

Abstract: The article considers the possibility of the existence of electromagnetic and acoustic oscillations in systems bounded by a spherical thin film. The oscillation frequencies and their Q-values are calculated depending on the parameters of the medium. The results obtained indicate the possibility of the existence of such fluctuations. The materials of the article can be useful in radiophysical and biomedical research.

Ключевые слова: собственные частоты, добротность, электромагнитные колебания, акустические колебания, open resonator, natural frequencies, Q-factor, electromagnetic oscillations, собственные частоты

Литература / References
  1. Bibikov, S. B., Kulikovskij, E. I., Kuznetsov, A. M., Gorshenev, V. N., Orlov, V. V., and Prokof’Jev, M. V. Application of Radioabsorbing Materials for the Decision of a Problem of the Radioelectronic Equipment Compatibility // 2004 Second International Workshop Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals (IEEE Cat. No. 04EX925). 2004. P. 129-131. DOI: 10.1109/UWBUS.2004.1388072
  2. Carrara, S., Iniewski, K. Handbook of Bioelectronics: Directly Interfacing Electronics and Biological Systems. Cambridge: Cambridge University Press, 2015.
  3. Еськин В. А., Кудрин А. В., Попова А. А. // Изв. вузов. Радиофизика. 2019. Т. 62. № 1. С. 72-84.
  4. Yanenko, O., Peregudov, S., Shevchenko, K., Malanchuk, V., and Golovchanska, O. Assessment of Dielectric Implantable Biomaterials Compatibility Based on the Level of Low-Intensity mm-Range Signals // 2020 IEEE 40th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). 2020. P. 436-441. DOI: 10.1109/ELNANO50318.2020.9088762
  5. Svistunov, A. A., Tsymbal, A. A., Litvitskiy, P. F., and Budnik, I. A. Experimental and Clinical Rational for Terahertz Therapy at the Frequency of Molecular Oxygen and Nitrogen Oxide Absorption and Emission in Different Pathologies // Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2017. Vol. 72. No. 5. P. 365-374.
  6. Demidova, E.V., Goryachkovskaya, T.N., Malup, T.K. et al. Studying the Non-Thermal Effects of Terahertz Radiation on E. Coli/pKatG-GFP Biosensor Cells // Bioelectromagnetics. 2013. Vol. 34. No. 1. P. 15-21. DOI: 10.1002/Bem.21736
  7. Cifra, M. Electrodynamic Eigenmodes in Cellular Morphology // Biosystems. 2012. Vol. 109. No. 3. P. 356-366. DOI: 10.1016/j.Biosystems.2012.06.003
  8. Thackston, K. A., Deheyn, D. D., and Sievenpiper, D. F. Limitations on Electromagnetic Communication by Vibrational Resonances in Biological Systems // Phys. Rev. E. 2020. Vol. 101. No. 6. P. 062401. DOI: 10.1103/PhysRevE.101.062401
  9. Заргано Г.Ф., Шеин А. Г., Харланов А. В. Электродинамический анализ собственных колебаний сфероидальных диэлектрических резонаторов // Изв. вузов. Радиофизика. 2021. Т. 64. № 6. С. 484-492.
  10. Pelling, A. E., Sehati, S., Gralla, E. B. et al. Local Nanomechanical Motion of the Cell Wall of Saccharomyces Cerevisiae // Science. 2004. Vol. 305. No. 5687. P. 1147-1150. DOI: 10.1126/Science.1097640
  11. Zinin, P. V., Allen, J. S. Deformation of Biological Cells in the Acoustic Field of an Oscillating Bubble // Phys. Rev. E. 2009. Vol. 79. No. 2. P. 021910. DOI: 10.1103/PhysRevE.79.021910
  12. Ильченко М.Е. Диэлектрические резонаторы. М.: Радио и связь, 1989. 328 с.
  13. Заргано Г.Ф., Шеин А. Г., Харланов А. В. Электродинамический анализ излучения набора колеблющихся диполей // Радиотехника и электроника. 2021. Т. 66. № 11. С. 1061-1065. DOI: 10.31857/S0033849421110127
  14. Mors, F. M., Feshbah, G. Methods of Theoretical Physics, Part 2. N. Y. Toronto. L.: McGraw-Hill Book Company, 1953.
  15. Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по специальным функциям. М.: Наука, 1979. 831 с.
  16. Исакович М. А. Общая акустика. М.: Наука, 1973. 495 с.
  17. Лепендин Л. Ф. Акустика. М.: Высшая школа, 1978. 448 с.
  18. Wilmink, G., Ibey, B., Tongue, T. et al. Development of a Compact Terahertz Time-Domain Spectrometer for the Measurement of the Optical Properties of Biological Tissues // Journal of Biomedical Optics. 2011. Vol. 16. No. 4. P. 047006. DOI: 10.1117/1.3570648
  19. Рубин А. Б. Биофизика: Учебник для вузов. Т. 1
  20. Рубин А. Б. Биофизика клеточных процессов. М.: Высш. Шк., 1987. 303 с.
  21. Betskii, O.V., Lebedeva, N. N. Low-Intensity Millimeter Waves in Biology and Medicine. Clinical Application of Bioelectromagnetic Medicine. N. Y.: Marcel Dekker Inc., 2004. 18 p.
  22. Golant, M. B. Acousto-Electric Waves in Cell Membranes of Living Organisms – a Key Problem for Understanding of Mm-Waves Interaction with Living. Collection of Works «Effects of Low-Intensity Mm-Waves Influence on Living Organisms». Moscow: IRE RAS, 1993.
  23. Lazarus Project. URL: https://www.lazarus-ide.org/
  24. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984.

К 80-летию Геннадия Петровича Синявского / To the 80th Anniversary of Gennady Petrovich Sinyavsky

Выпуск в базе РИНЦ
К 80-летию Геннадия Петровича Синявского // Физические основы приборостроения. 2022. Т. 11. № 3(45). С. 2–3. DOI: 10.25210/jfop-2203-002003

To the 80th Anniversary of Gennady Petrovich Sinyavsky // Physical Bases of Instrumentation. 2022. Vol. 11. No. 3(45). P. 2–3. DOI: 10.25210/jfop-2203-002003

Аннотация:

Abstract:

Ключевые слова:

Литература / References

Влияние неэквидистантности точек регистрации интерферограмм в фурье-спектрометре на получаемые спектры / Effect of Non-Equidistance of Interferogram Registration Points in a Fourier Spectrometer on the Obtained Spectra

Вагин В. А. / Vaguine, V.A.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation RAS
Хитров О. В. / Khitrov, O.V.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation RAS
Выпуск в базе РИНЦ
Вагин В. А., Хитров О. В. Влияние неэквидистантности точек регистрации интерферограмм в фурье-спектрометре на получаемые спектры // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 4(38). С. 72–75. DOI: 10.25210/jfop-2004-072075
Vaguine, V.A., Khitrov, O.V. Effect of Non-Equidistance of Interferogram Registration Points in a Fourier Spectrometer on the Obtained Spectra // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 4(38). P. 72–75. DOI: 10.25210/jfop-2004-072075

Аннотация: Исследован один из видов ошибок (погрешностей) в определении оптической разности хода в регистрируемой интерферограмме, нарушающий эквидистантность точек ее регистрации. Рассматриваемые погрешности имеют периодический характер, обусловленный природой сигналов управляющих АЦП, вырабатываемых при прохождении референтного сигнала через нулевое значение. Такие погрешности приводят к появлению характерных духов в получаемых спектрах. Посредством математического моделирования проведены оценки требований к величине () этих погрешностей. Исследовано поведение духов, соответствующих разным частотам спектра. Рассчитаны зависимости их величин на выбранных частотах от .
Abstract: One of the types of errors in determining the optical path difference in the recorded interferogram, which violates the equidistance of its registration points, is investigated. The considered errors have a periodic character due to the nature of the control ADC signals generated when the reference signal passes through the zero value. Such errors lead to the appearance of characteristic spirits in the resulting spectra. By means of mathematical modeling, the requirements for the value () of these errors are estimated. The behavior of spirits corresponding to different frequencies of the spectrum is studied. The dependences of their values at the selected frequencies on are calculated.
Ключевые слова: эквидистантность, интерферограмма, шаг дискретизации, дух, Fourier spectrometer, equidistantly, interferogram, the sampling rate, эквидистантность

Литература / References
  1. Балашов А. А., Вагин В. А., Висковатых А. В., Жижин Г. Н., Пустовойт В. И., Хорохорин А. И. Аналитический Фурье-спектрометр АФ-1 широкого применения // ПТЭ. 2003. № 2. С. 87-89.
  2. Балашов А.А., Вагин В.А., Мошкин Б.Е., Хорохорин А.И. Спектрометры оптического диапазона, разрабатываемые в НТЦ УП РАН // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 4(30). С. 42-47. DOI: 10.25210/jfop-1804-042047
  3. Вагин В. А., Хорохорин А. И. Система управления, регистрации и обработки спектральной информации многозондового ИК фурье-спектрометра // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 3(29). С. 8-15. DOI: 10.25210/jfop-1803-008015
  4. Вагин В.А., Хорохорин А.И. Система регистрации интерферограмм в двухзондовом (двухканальном) фурье-спектрометре // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 11-15. DOI: 10.25210/jfop-1904-011015
  5. Вагин В.А., Хорохорин А.И. Система регистрации интерферограмм в двухзондовом (двухканальном) фурье-спектрометре. Часть 2 // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 1(35). С. 100-107. DOI: 10.25210/jfop-2001-100107

Построение и функционирование трехканального фурье-спектрометра / Construction and Operation of a Three-Channel Fourier Spectrometer

Вагин В. А. / Vaguine, V.A.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation RAS
Хорохорин А. И. / Khorokhorin, A.I.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation RAS
Выпуск в базе РИНЦ
Вагин В. А., Хорохорин А. И. Построение и функционирование трехканального фурье-спектрометра // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 4(38). С. 64–71. DOI: 10.25210/jfop-2004-064071
Vaguine, V.A., Khorokhorin, A.I. Construction and Operation of a Three-Channel Fourier Spectrometer // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 4(38). P. 64–71. DOI: 10.25210/jfop-2004-064071

Аннотация: Описан многоканальный (трехканальный) фурье-спектрометр. Рассмотрена его настройка и проведение измерений с помощью многоканального оптоволоконного зонда, позволяющего проводить одновременные измерения нарушенного полного внутреннего отражения в среднем ИК диапазоне и оптического пропускания в ближнем ИК диапазоне. Описано построение и функционирование оптико-механической и электронной частей прибора. Проведены испытания спектрометра в многоканальном режиме.
Abstract: A multichannel (three-channel) Fourier spectrometer is described. The construction and composition of opto-mechanical and electronic parts are considered. The electronic part of the device and the computer with the necessary software are integrated into the control, registration and spectral processing system. It provides simultaneous registration of three interferograms and further obtaining of spectra. Special attention is paid to the device of the original three-channel fiber-optic probe, allowing simultaneous measurements of the disturbed total internal reflection in the mid-IR range and optical transmission in the near-IR range. A number of spectra are presented that demonstrate the operation of the device in multi-channel mode.
Ключевые слова: многозондовая спектроскопия, многоканальные измерения, ИК спектроскопия, интерферометр, оптоволоконный зонд, инфракрасные спектры, Fourier spectrometer, multi-probe spectroscopy, multi-channel measurements, IR spectroscopy, interferometer, fiber-optic probe, многозондовая спектроскопия

Литература / References
  1. Вагин В. А., Хорохорин А. И., Система управления, регистрации и обработки спектральной информации многозондового ИК Фурье-спектрометра // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 3 (29). С. 10-17. DOI: 10.25210/jfop-1803-008015
  2. Балашов А. А., Вагин В. А., Хорохорин А. И. Инфракрасный фурье-спектрометр ФСВ // Приборы и техника эксперимента. 2016. № 1. С. 158. DOI: 10.7868/S0032816216010304
  3. Балашов А. А., Вагин В. А., Хорохорин А. И. Фурье-спектрометр // Патент России. Полезная модель. Ru 157 021 U1 Опубликовано 20.11.2015 Бюл. № 32.
  4. Вагин В.А., Хорохорин А.И. Система регистрации интерферограмм в двухзондовом (двухканальном) фурье-спектрометре // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 11-15. DOI: 10.25210/jfop-1904-011015
  5. Смит А., Тарасевич Б. Н. Прикладная ИК-спектроскопия: Основы, техника, аналитическое применение: Пер. с англ. М.: Мир, 1982. 328 с.
  6. Харрик Н. Спектроскопия внутреннего отражения. М.: Мир, 1970. 336 с.
  7. Балашов А.А., Вагин В.А., Мошкин Б.Е., Хорохорин А.И. Спектрометры оптического диапазона, разрабатываемые в НТЦ УП РАН // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 4(30). С. 42-47. DOI: 10.25210/jfop-1804-042047

Разработка алгоритма поиска дефектов на томографических срезах для исследования композитных материалов методом микрофокусной томографии / Development of an Algorithm for Finding Defects on Tomographic Slices for Studying Composite Materials by Microfocus Tomography

Бессонов В. Б. / Bessonov, V.B.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”
Грязнов А. Ю. / Gryaznov, A.Y.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”
Ларионов И. А. / Larionov, I.A.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”
Осокин В. М. / Osokin, V.M.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет / Perm National Research Polytechnic University
Староверов Н. Е. / Staroverov, N.E.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”
Холопова Е. Д. / Kholopowa, E.D.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”
Выпуск в базе РИНЦ
Бессонов В. Б., Грязнов А. Ю., Ларионов И. А., Осокин В. М., Староверов Н. Е., Холопова Е. Д. Разработка алгоритма поиска дефектов на томографических срезах для исследования композитных материалов методом микрофокусной томографии // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 4(38). С. 60–63. DOI: 10.25210/jfop-2004-060063
Bessonov, V.B., Gryaznov, A.Y., Larionov, I.A., Osokin, V.M., Staroverov, N.E., Kholopowa, E.D. Development of an Algorithm for Finding Defects on Tomographic Slices for Studying Composite Materials by Microfocus Tomography // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 4(38). P. 60–63. DOI: 10.25210/jfop-2004-060063

Аннотация: Полимерные композиционные материалы (ПКМ) ввиду своих качеств все шире применяются в современной промышленности, в том числе в авиационной технике. Важной задачей при производстве изделий из композитов является контроль качества выпускаемых изделий, который может быть проведен с помощью метода микрофокусной рентгеновской томографии. В работе рассматривается результат томографического исследования изделия из ПКМ. Предложен алгоритм для обнаружения дефектов на получаемых томографических срезах на основе метода сегментации и морфологической обработки. Предложенный метод был программно реализован и продемонстрировал свою работоспособность.
Abstract: Polymer composite materials (PCM) due to their qualities are increasingly used in modern industry, including in aviation technology. An important task in the production of composite products is to control the quality of manufactured products, which can be carried out using the method of microfocus x-ray tomography. The results of a tomographic examination of a PCM product are considered in the paper. An algorithm for detecting defects on the resulting tomographic sections based on the segmentation and morphological processing method is proposed. The proposed method was implemented programmatically and demonstrated its efficiency.
Ключевые слова: дефекты, томографические срезы, composite materials, defects, дефекты

Литература / References
  1. Anoshkin, A. N. et al. Application of Operational Radiographic Inspection Method for Flaw Detection of Blade Straightener From Polymeric Composite Materials // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing. 2017. Vol. 808. No. 1. P. 012003. DOI: 10.1088/1742-6596/808/1/012003
  2. Anoshkin, A. N. et al. Experimental Research of the Detecting Capabilities for Defects in Composite Structures Using Various Non-Destructive Testing Methods // AIP Conference Proceedings. AIP Publishing LLC. 2019. Vol. 2089. No. 1. P. 020001. DOI: 10.1063/1.5095730
  3. Bessonov, V. B. et al. About Possibility of Detecting Micron-Size Defects in Layered Structures Using the Method of Microfocus Tomography // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing. 2017. Vol. 872. No. 1. P. 012036. DOI: 10.1088/1742-6596/872/1/012036
  4. Staroverov, N. E., Kholopova, E. D., Gryaznov, A. Yu., Zhamova, K. K. Development of Digital Processing Method of Microfocus X-Ray Images // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 808. No. 1. P. 1-4. DOI: 10.1088/1742-6596/808/1/012001
  5. Staroverov, N. E. et al. Recognition of Certain Types of Pathologies on Medical x-Ray Images // AIP Conference Proceedings. AIP Publishing LLC. 2019. Vol. 2140. No. 1. P. 020076. DOI: 10.1063/1.5122001
  6. Staroverov, N. E. et al. New Methods for Digital Processing of Microfocus X-Ray Images // Biomedical Engineering. 2019. Vol. 52. No. 6. P. 435-438. DOI: 10.1007/s10527-019-09864-6
  7. Otsu, N. A Threshold Selection Method From Gray-Level Histograms // IEEE Trans. Systems, Man and Cybernetics. 1979. Vol. 9. No. 1. P. 62-66.
  8. Vincent, L. Morphological Grayscale Reconstructions in Image Analysis: Applications and Efficient Algorithms // IEEE Trans. Of Image Processing. 1993. Vol. 2. No. 2. P. 176-201. DOI: 10.1109/83.217222

Разработка метода коррекции металлических артефактов при томографических исследованиях / Development of a Method for Correcting Metal Artifacts in Tomographic Studies

Бессонов В. Б. / Bessonov, V.B.
СПбГЭТУ «ЛЭТИ» / State Electrotechnical University “LETI”
Клонов В. В. / Klonov, V.V.
СПбГЭТУ «ЛЭТИ» / State Electrotechnical University “LETI”
Ларионов И. А. / Larionov, I.A.
СПбГЭТУ «ЛЭТИ» / State Electrotechnical University “LETI”
Староверов Н. Е. / Staroverov, N.E.
СПбГЭТУ «ЛЭТИ» / State Electrotechnical University “LETI”
Выпуск в базе РИНЦ
Бессонов В. Б., Клонов В. В., Ларионов И. А., Староверов Н. Е. Разработка метода коррекции металлических артефактов при томографических исследованиях // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 4(38). С. 54–59. DOI: 10.25210/jfop-2004-054059
Bessonov, V.B., Klonov, V.V., Larionov, I.A., Staroverov, N.E. Development of a Method for Correcting Metal Artifacts in Tomographic Studies // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 4(38). P. 54–59. DOI: 10.25210/jfop-2004-054059

Аннотация: На современном этапе развития техники и технологий рентгеновская компьютерная томография является одной из широко распространенных методик контроля внутреннего строения различного рода объектов. При проведении томографического исследования в силу ряда причин возможно появление посторонней информации об объекте в виде артефактов. В работе предлагается метод коррекции одного из типов возникающих при томографии артефактов – металлических артефактов. Разработанный метод позволяет уменьшить большинство артефактов и сохранить большое количество оригинальных деталей. Результаты моделирования эксперимента показали, что метод может значительно уменьшить влияние металлических артефактов.
Abstract: At the present stage of technology development X-ray computed tomography is one of the most widely used methods for monitoring the internal structure of various types of objects. When performing a tomographic examination, for a number of reasons, extraneous information about the object may appear in the form of artifacts. The paper proposes a method for correcting one of the types of artifacts arising from tomography – metal artifacts. The developed method allows reducing the majority of artifacts and save a large number of original parts. The results of the experiment simulation showed that the method could significantly reduce metal artifacts.
Ключевые слова: коррекция, компьютерная томография, metal artifact, correction, коррекция

Литература / References
  1. Obodovskiy, A. V., Klonov, V. V., Larionov I. A. About Modernization of the x-Ray System for Tomographic Researches // AIP Conference Proceedings. AIP Publishing LLC. 2019. Vol. 2089. No. 1. P. 020014. DOI: 10.1063/1.5095743
  2. Staroverov, N. E. et al. Research of the Possibility of Using Neural Networks to Identify Areas of Interest in Tomographic Data // AIP Conference Proceedings. AIP Publishing LLC. 2020. Vol. 2250. No. 1. P. 020027. DOI: 10.1063/5.0013424
  3. Бессонов В. Б., Ларионов И. А., Ободовский А. В. Особенности разработки программно-аппаратных комплексов для микрофокусной рентгеновской компьютерной томографии // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4. С. 23-33. DOI: 10.25210/Jfop-1904-023033
  4. Bessonov, V. B. et al. An Investigation of Radiation Instability on Reconstruction Quality in Tomography // Journal of Physics: Conference Series (см. в книгах). – Institute of Physics and IOP Publishing Limited. 2017. Vol. 872. P. 012054-012054. DOI: 10.1088/1742-6596/872/1/012054
  5. Bessonov, V. B., Kislov, A. Correction of Ring Artifacts During Tomographic Reconstruction // AIP Conference Proceedings. AIP Publishing LLC. 2020. Vol. 2250. No. 1. P. 020005. DOI: 10.1063/5.0020741
  6. Obodovskiy, A. V., Bessonov, V. B., Larionov I. A. Temperature Deflection of the Anode Part of x-Ray Tube with Imposition Anode During Tomography // AIP Conference Proceedings. AIP Publishing LLC. 2019. Vol. 2089. No. 1. P. 020015. DOI: 10.1063/1.5095744
  7. Obodovskiy, A. V., Bessonov, V. B., Larionov, I. A. Features of the Practical Application of Microfocus x-Ray Tomograph in Biomedical Engineering // AIP Conference Proceedings. AIP Publishing LLC. 2019. Vol. 2140. No. 1. P. 020049. DOI: 10.1063/1.5121974
  8. Otsu, N. A Threshold Selection Method From Gray-Level Histograms // IEEE Trans. Systems, Man and Cybernetics. 1979. Vol. 9. No. 1. P. 62-66.
  9. Грязнов А. Ю. и др. Метод повышения резкости и контрастности деталей рентгеновских изображений // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. №. 4. С. 34-37. DOI: 10.25210/Jfop-1904-034037

Деление и мультиплексирование сигнала в терагерцовом диапазоне / Signal Division and Multiplexing in the Terahertz Range

Айвазян М. Ц. / Ayvazyan, M.Ts.
Национальный политехнический университет Армении / National Polytechnic University of Armenia
Выпуск в базе РИНЦ
Айвазян М. Ц. Деление и мультиплексирование сигнала в терагерцовом диапазоне // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 4(38). С. 48–53. DOI: 10.25210/jfop-2004-048053
Ayvazyan, M.Ts. Signal Division and Multiplexing in the Terahertz Range // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 4(38). P. 48–53. DOI: 10.25210/jfop-2004-048053

Аннотация: Рассмотрены способы деления сигнала в волноводных устройствах терагерцового диапазона. Известные делители построены на основе сверхразмерных волноводов в виде волноводного тройника либо волноводного креста. Если в диагонали такого креста установить полупрозрачную диэлектрическую пленку или решетку, состоящую из параллельных проводников, то часть мощности будет отводится решеткой (пленкой) в боковой канал. Величина отводимой мощности в случае применения диэлектрической пленки зависит от поляризации падающей волны, его частоты, а также от диэлектрической проницаемости материала диэлектрика и его толщины. В случае решетки уровень отводимой мощности зависит от ориентации проводников решетки, коэффициента заполнения и частоты. Зависимость коэффициентов отражения и прохождения волн от частоты является существенным недостатком таких делителей. Эта характеристика оказывается решающей в случае применения этих делителей для мультиплексирования сигналов. В работе предлагается широкополосный делитель новой конструкции. Делитель выполнен в виде волноводного тройника, который образован двумя состыкованными сверхразмерными квазиоптическими уголками, выполненными на основе металлодиэлектрического волновода квадратного сечения. Общая стенка состыкованных уголков удалена, полученный волновод увеличенного сечения сужается при помощи плавного перехода до размера основного волновода, а квазиоптические зеркала волноводных уголков образуют призму. Проведен расчет потерь сигнала в предлагаемом делителе. Показано, что характеристики разработанного делителя не зависят от частоты и поляризации сигнала. Работа такого устройства подчиняется принципу взаимности. Поэтому, такое устройство позволяет осуществлять мультиплексирование сигнала. Полученные расчетные значения потерь хорошо согласуются с экспериментальными результатами.
Abstract: The methods of signal division in waveguide devices of the terahertz range are considered. There are known dividers which are built on the basis of oversized waveguides in the form of a waveguide tee or waveguide cross. If a dielectric film or a grating consisting of parallel conductors is installed in the diagonal of such cross, the part of the power will be transferred by the grating (film) to the side channel. The magnitude of the power output in the case of applying a dielectric film depends on the polarization of the wave, its frequency, as well as on the dielectric constant of the dielectric material and its thickness. In the case of a grating, the level of power output depends on the orientation of the grating conductors, fill factor and frequency. The dependence of the reflection and transmission coefficients of the waves from the frequency is a significant drawback of such dividers. This characteristic is decisive in the case of using these dividers for signal multiplexing. In this paper, a new design broadband divider is proposed. The divider is made in the form of a waveguide tee, which is formed by two stacked oversized quasi-optical corners made on the basis of a metal-dielectric square waveguide. The common wall of the joined corners is removed, the resulting waveguide of increased cross section is narrowed by a smooth transition to the size of the main waveguide, and the quasi-optical mirrors of the waveguide corners form a prism. The calculation of the signal loss in the proposed divider is done. It is shown that the characteristics of the developed divider are independent of the frequency and polarization of the signal. The operation of such device is subject to the principle of reciprocity. Therefore, such device can be used for multiplexing the signal. The calculated losses are in good agreement with experimental results.
Ключевые слова: металлодиэлектрический волновод, уголок, диэлектрическая пленка, решетка, делитель мощности, мультиплексор, terahertz range, metal-dielectric waveguide, corner, dielectric film, grating, power divider, металлодиэлектрический волновод

Литература / References
  1. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. Пер. с англ. М.: Наука, 1973. 720 c.
  2. Костенко А.А., Хлопов Г.И. Исследование крестообразного разветвления квазиоптических волноводов // Квазиоптическая техника миллиметровых и субмиллиметровых диапазонов волн: Сб. научн. тр. / Ин-т радиофизики и электроники НАН Украины – Харьков. 1989. С. 83-88.
  3. Нефедов Е.И., Сивов А.Н. Электродинамика периодических структур. М.: Наука, 1977. 208 с.
  4. Шестопалов В.П., Литвиненко Л.Н., Масалов С.А., Сологуб В.Г. Дифракция волн на решетках. Харьков: Изд-во ХГУ, 1973. 272 с.
  5. Kostenko, А.А. And Khlopov, G.I. Quasioptical Combiner with One Dimensional Diffraction Gratings // Telecommunications and Radioengineering. 1998. Vol. 55. No 4. P. 45-50. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v52.i11.100
  6. Шаров Г.А. Волноводные устройства сантиметровых и миллиметровых волн. М.: Горячая линия – Телеком, 2016. 639 с.
  7. Айвазян М.Ц., Мартиросян Р.М., Казанцев Ю.Н. Направляющие системы для терагерцового диапазона // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 1. С. 28-35.
  8. Ayvazyan, M.Ts. The Metal Dielectric Waveguides in the Terahertz Range // Proceedings of IEEE 9th International Symposium (MSMW’2016), June 20-24, 2016: Kharkiv. Ukraine. P. 1-3. DOI: 10.1109/MSMW.2016.7538115
  9. Айвазян М.Ц. Направляющие системы для передачи больших мощностей в терагерцовом диапазоне // Известия НАН РА и НПУА. Серия «Технические науки». 2016. Т. 69. № 2. С. 151 – 160.
  10. Каценеленбаум Б.З. Теория нерегулярных волноводов с медленно меняющимися параметрами. М.: Изд. АН СССР, 1961. 216 с.
  11. Мериакри В.В., Матвеев Р.Ф., Ваганов Р.Б. Многоволновые волноводы со случайными нерегулярностями. М.: Сов. радио, 1972. 162 с.
  12. Ayvazyan, M.Ts., Babayan, A. S., Grigoryan, L.N. MIMO OFDM DOa Estimation Algorithm Implementation and Validation Using SDR Platform // Journal of Communications Software and Systems. 2019. Vol. 15. № 1. P. 1 – 8. DOI: 10.24138/Jcomss.v15i1.618

Двумерная задача электромагнитного рассеяния на линзе Микаэляна, два метода решения и особенности фокусировки / Two-Dimensional Problem of Electromagnetic Scattering by Mikaelian Lens, Two Methods of Solution, and Some Features of Focusing

Кушнерёв М. М. / Kushneryov, M.M.
Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет) / Moscow Institute of Physics and Technology
Скобелев С. П. / Skobelev, S.P.
ПАО «Радиофизика»; Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет) / PJSC “Radiophysica”; Moscow Institute of Physics and Technology
Выпуск в базе РИНЦ
Кушнерёв М. М., Скобелев С. П. Двумерная задача электромагнитного рассеяния на линзе Микаэляна, два метода решения и особенности фокусировки // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 4(38). С. 38–47. DOI: 10.25210/jfop-2004-038047
Kushneryov, M.M., Skobelev, S.P. Two-Dimensional Problem of Electromagnetic Scattering by Mikaelian Lens, Two Methods of Solution, and Some Features of Focusing // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 4(38). P. 38–47. DOI: 10.25210/jfop-2004-038047

Аннотация: Рассмотрена двумерная задача рассеяния Е-поляризо-ванной плоской электромагнитной волны на линзе Микаэляна, включая ее обобщенную модификацию с фокусом, расположенным вне линзы на заданном расстоянии от ее поверхности. Задача решается численно с использованием гибридного проекционного метода и метода интегрального уравнения для напряженности электрического поля в линзе. Приводятся и обсуждаются новые результаты, касающиеся особенностей фокусировки поля линзой в зависимости от соотношений между ее параметрами, а также результаты сравнения эффективности двух методов, указанных выше.
Abstract: A two-dimensional problem of scattering of E-polarized plane electromagnetic wave by Mikaelian lens including its generalized modification with the focus located outside the lens at a specified distance from its surface is considered. The problem is solved numerically with use of the hybrid projection method and the method of integral equation for the electric field strength in the lens. A number of new results concerning the features of wave focusing by the lens at different relations between its parameters as well as comparison of effectiveness of the methods used in the analysis are presented and discussed.
Ключевые слова: неоднородная среда, рассеяние электромагнитных волн, линза Микаэляна, численные методы, dielectric cylinder, inhomogeneous media, electromagnetic wave scattering, Mikaelian lens, неоднородная среда

Литература / References
  1. Mikaelian, A.L. Self-Focusing Media with Variable Index of Refraction. // Progress in Optics XVII. North Holland. 1980. DOI: 10.1016/S0079-6638(08)70241-5
  2. Триандафилов Я. Р., Котляр В. В. Фотонно-кристалли-ческая линза Микаэляна // Компьютерная оптика. 2007. Т. 31. № 3. С. 27-31.
  3. Baghdasaryan, T., Geernaert, T., Thienpont, H., Berghmans, F. Photonic Crystal Mikaelian Lenses and Their Potential Use as Transverse Focusing Elements in Microstructured Fibers // IEEE Photonics Journal. 2013. Vol. 5. No. 4. P. 7100512. DOI: 10.1109/JPHOT.2013.2274763
  4. Bor, J., Fuchs, B., Lafond, O., Himdi M. Flat Foam-Based Mikaelian Lens Antenna for Millimeter Wave Applications // Proc. Of the 44th European Microwave Conference. Rome, Italy, 6-9 Oct. 2014. P. 1640-1643. DOI: 10.1109/EuMC.2014.6986768
  5. Фельд Я. Н., Бененсон Л. С. Антенно-фидерные устройства. Ч. 2. М.: Изд. ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, 1959.
  6. Зелкин Е. Г., Петрова Р. А. Линзовые антенны. М.: Советское радио, 1974.
  7. Некрасова Е. С., Скобелев С. П. Модификация гибридного проекционного метода для электродинамического анализа неоднородного диэлектрического цилиндра произвольного поперечного сечения // Радиотехника. 2017. № 10. С. 35-42.
  8. Richmond, J. H. Scattering by a Dielectric Cylinder of Arbitrary Cross Section Shape // IEEE Trans. Antennas Propagat. 1965. Vol. AP- 13. No. 3. P. 334-341. DOI: 10.1109/TAP. 1965.1138427